基于Lagrange插值的数字图像相关亚像素位移测量算法

本文旨在通过改进经典Newton-Raphson算法中的插值方法来优化数字图像相关(DIC)亚像素位移测量的计算效率。针对经典Newton-Raphson算法在数字图像相关亚像素位移测量中应用的双三次样条插值算法,特别是在需要计算边界点灰度梯度(即灰度值的一阶导数)时,存在计算量大的问题,本文提出一种基于Lagrange插值的改进算法作为解决方案。Lagrange插值算法在未增加计算节点数的情况下,成功避免了边界点灰度梯度的计算,使插值效率可提高近1/3。应用数值模拟实验和真实刚体平移实验对本文算法的性能进行验证。结果表明,本文算法在保持求解精度的同时,计算测量效率较传统Newton-Raphson算法有了明显提升。单点插值效率平均提升近30%;单点测量效率平均提升近20%。本文首次将Lagrange插值算法应用于数字图像相关的亚像素位移测量中,解决了双三次样条插值算法计算量大的问题,为相关领域提供了一种更为优化的变形测量方法。该研究为DIC亚像素位移测量技术的进一步发展和应用提供了新的思路和参考,有望在实际工程中得到广泛应用,促进相关领域的进步与发展。

基于光学法的水下爆炸冲击波流场压强测量与分析

针对水下爆炸流场多参数测量,发展了基于OpenCV图像处理技术的光学法,对水下爆炸实验中冲击波超压进行测量并与理论和数值结果作对比。发现基于OpenCV图像处理技术的光学法能够较好地实现冲击波阵面的捕获与超压测量并实现冲击波传播过程、爆轰产物发展等流场信息的获取,可为光学法在水下爆炸实验中的应用提供借鉴参考。

毛乌素沙地固碳功能菌群落随生物结皮发育阶段的演变特征

生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落多样性在生物结皮发育过程中的演变规律及其关键环境因子。结果表明,form IAB、IC和ID的基因丰度均随生物结皮发育呈升高趋势,在地衣结皮最高,在藓结皮又明显降低;form IAB的Chao1和form IC的Shannon指数随生物结皮演替呈显著上升趋势,而form IC和ID的Chao1则在藻结皮达到峰值。物种组成上,IAB型固碳功能菌以蓝藻门的颤藻目占优势,其相对丰度在藻结皮最高,随生物结皮演替逐渐降低;IC型固碳功能菌在裸沙中以土壤红杆菌目为主,而在三种生物结皮中以生丝微菌目、亚硝化单胞菌目和红螺菌目占优势;ID型固碳菌则以硅藻门的舟形藻目占优势,其丰度在裸沙中最高。IAB和IC型固碳功能菌群落结构在藻结皮和地衣结皮类似,而与裸沙和藓结皮差异显著,裸沙与藓结皮亦具显著差异。生物结皮演替过程中生物类群和土壤理化特征的改变为固碳功能菌提供了不同的生态位,土壤总有机碳、全氮、铵态氮、全磷、速效磷和pH对固碳功能菌群落进行综合调控,通过对固碳功能菌的筛选作用,最终改变固碳功能菌群落组成和结构。为深入理解荒漠生态系统生物结皮的光合固碳功能的微生物学机制提供了理论支撑。

高强度螺栓施拧工具控制系统设计

为了使高强度螺栓施拧工具能够满足施工现场对扭矩控制精度以及对工具多样化的需求,设计了基于STM32的高强度螺栓施拧工具控制系统。控制系统采用一体化设计。硬件具有应变片接口和霍尔传感器接口。软件对应开发扭矩控制和转角控制双重可配置模式,以控制螺栓精准施拧。控制器配备数据上传功能,方便数据化管理、追溯工具和螺栓信息。此外,开发标定功能、故障检测功能、人机交互等功能,以进一步满足施工需求、降低施工难度。该控制系统体积紧凑、控制精度高、响应速度快、功能丰富。在标准扭矩仪测试过程中,施拧工具能够保证±4%以内的控制精度。该设计为市场同类铁路桥梁建设工具的设计提供了参考。

三叠系油藏堵驱结合技术的探索应用

针对胡尖山油田三叠系油藏储层非均质性强、注入水波及范围小、驱替效率低且多轮次调剖调驱效果减弱等问题,以H4区油藏为研究对象,基于前期矿场试验效果,优选近井调剖封堵体系与纳米微球深部调驱体系相结合,充分发挥协同治理优势。结果表明,堵驱结合技术在非均质油藏中具有较好的控水增油适应性,对应油井见效率、含水率下降幅度、平均单井增油量均优于单一体系,为同类型油藏调剖调驱体系组合优化提供借鉴参考。

304不锈钢丝镀铜表面氧化腐蚀行为研究

使用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段对304不锈钢电镀铜丝表面氧化以及氯离子对镀铜丝的点腐蚀进行了研究,结果表明:在空气环境自然氧化条件下,镀铜丝表面氧化物有Cu_(2)O,CuO,Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)等,三种物质调和出十分复杂的镀铜丝表面氧化颜色;镀铜层的表面疏松粗糙会增进表面氧化。氯离子质量分数含量为6.27%时,镀铜丝铜层表面被腐蚀,没有腐蚀到不锈钢基体;氯离子质量分数含量为17.17%时,镀铜不锈钢丝基体完全腐蚀,镀铜丝腐蚀断裂。镀铜丝表面在35℃以上空气环境中点腐蚀严重,在25℃以下没有出现腐蚀。

川东北飞仙关组白云岩化作用对鲕粒滩储层的孔隙改造效应

当白云石含量超过一定范围后,白云岩孔隙度随着白云石含量增高而增大,这是否意味着白云岩化作用导致新生孔隙产生,这是值得深究的问题。选取川东北地区下三叠统飞仙关组鲕粒滩储层为对象,进行细致的岩石矿物学观察,并开展白云岩段和灰岩段对比分析工作。结果表明:当白云石含量大于40%,随着白云石含量增加,白云石的抗压实压溶作用使得鲕粒岩中压溶再沉淀成因的第三期粒间方解石胶结物含量不断减少,理应被其占据的粒间孔隙不断空出,并成为现今孔隙的主体,由此导致了岩石孔隙度与白云石含量之间的协同增长关系。由此提出,白云岩化并非为鲕粒滩储层贡献了新生孔隙,而是有效地保存了早期孔隙。研究还揭示了现今鲕粒滩体不同部位白云岩物性迥异根源于白云岩结构差异演化。沉积旋回内灰岩岩性及其分布特征的不同引发了这种白云岩结构差异演化;早期大气水淋滤对鲕粒岩结构、矿物组成以及稳定性等方面的效应是鲕粒原始结构保存与否的根本原因;重结晶和深埋藏溶蚀作用加剧原始鲕粒离散和结构破坏,趋向于形成最终的结晶云岩。

基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略

针对永磁同步风电机组通过全功率变流器并网导致机组功率和电力系统频率解耦,机组不具备惯量响应特性的问题,综合考虑风轮、发电机、变流器特性构建＂原动机-直流发电机-网侧变流器＂的新型永磁同步风电系统控制模型,提出一种基于虚拟同步发电（VSG）的风电机组功率控制策略以实现机组惯量响应,提高机组电网频率支撑能力。网侧变流器基于VSG模拟传统同步发电机惯量响应特性,将系统频率变化转化为直流母线电压变化,机侧变流器利用机组风轮惯性通过发电机转矩控制实现直流母线电压的稳定。在PSCAD中基于1.5 MW永磁同步风电机组的仿真结果表明,基于VSG虚拟惯量控制策略能有效抑制电力系统频率变化,从而有效提高大规模风电场接入后系统的频率稳定性。

基于状态观测器的风电机组单机储能系统虚拟惯量控制

随着风电在电力系统中的渗透率越来越高,特别是大规模风电场或风电集群集中接入电网,风电出力的波动性对电力系统的调度和频率稳定等诸多方面带来了不可忽视的影响。针对变速恒频风电机组通过变频器并网、机组功率与系统频率完全解耦、不具备惯量响应特性的问题,就风电机组单机储能系统基于扩张状态观测器提出一种利用储能补偿风电机组惯量的控制策略。该控制策略采用扩张状态观测器估计系统频率的变化率,将未知测量噪声和外部扰动作用作为扩张状态进行估计可较好地解决频率变化率测量中的噪声对控制效果干扰的问题。同时还可以通过变参数控制实现风储联合系统虚拟惯量的动态调节。以1.5MW直驱风电机组配备350kW储能为对象的仿真结果表明该策略能够在不影响风电机组最大功率追踪的情况下,有效补偿风电机组虚拟惯量,使风储联合系统输出功率迅速响应系统的频率变化,较比例微分(PD)虚拟惯量控制能更好地抑制电网频率波动,提高风电机组对电网的频率支撑能力。

先天性心脏病在肛门直肠畸形患儿中的发生情况及其对治疗的影响

目的:探讨肛门直肠畸形患儿合并先天性心脏病情况及分层治疗的意义。方法:回顾性分析2016年1月至2019年10月郑州大学第三附属医院收治的155例肛门直肠畸形患儿的临床资料和超声心动图检查结果。对照手术结果将患儿分为肛门直肠畸形中高位组和低位组。根据心脏结构畸形程度分为微小先天性心脏病和严重先天性心脏病。采用多元Logistic回归分析患儿先天性心脏病的严重程度与wingspread分型、合并心外畸形的相关性。结果:155例肛门直肠畸形患儿中,47例(30.3%)患儿存在不同类型的心脏结构畸形,其中18例(11.6%)为微小先天性心脏病,29例(18.7%)为严重先天性心脏病。60例(38.7%)合并心外畸形,其中38例(24.5%)合并1种心外畸形,15例(9.7%)合并两种及以上心外畸形,6例唐氏综合征,1例VATER联合征。wingspread分型及合并心外畸形是肛门直肠畸形患儿合并严重先天性心脏病的独立影响因素,肛门直肠畸形中高位组合并严重先天性心脏病的概率是低位组的4.709倍(OR=4.709,95%CI:1.651~13.432,P<0.01),心外畸形每增加一个等级(无、1种、2种及以上)合并严重先天性心脏病的概率是原来的3.850倍(OR=3.850,95%CI:2.065~7.175,P<0.01)。治疗上,无先天性心脏病患儿和合并微小先天性心脏病患儿可遵循原计划进行肛门直肠畸形的治疗与管理,但合并微小先天性心脏病患儿术后需要心脏随访和观察,合并严重先天性心脏病患儿须依据急症优先救治的原则,制订个性化治疗方案。与无先天性心脏病患儿和合并微小先天性心脏病患儿比较,合并严重先天性心脏病患儿围手术期感染增加(P<0.05)、住院时间延长(P<0.01)、治愈率降低(P<0.05)、病死率增加(P<0.05)。结论:患有中高位肛门直肠畸形的疑难重症患儿、不合并瘘管及瘘管不畅的急重症患儿或合并多系统异常的患儿,严重先天性心脏病的发病率较高。超声心动图检查明确合并先天性心脏病的类型和严重程度,有助于为肛门直肠畸形患儿制订最优治疗方案。

致密砂岩储层清洁压裂液返排液驱油实验研究及应用

清洁压裂液广泛应用于致密砂岩储层水力压裂施工中,而压裂施工后产生的大量清洁压裂液返排液具有处理难度大、回收利用率低以及环保压力大等问题,为实现清洁压裂液返排液的合理重复利用,以现场清洁压裂液返排液作为驱油剂,室内评价了其界面性能、润湿性能、乳化性能以及降压增注性能,并开展了驱油实验研究。结果表明:当清洁压裂液返排液质量分数为0.10%~0.15%时,可以使油水界面张力值降低至10-3 mN/m数量级,具有良好的界面活性;能使储层天然岩心表面的润湿性转变为亲水性,具有良好的润湿反转性能;可以使油水乳状液的析水率控制在30%以下,具有良好的乳化性能;能使天然岩心注入压力降低率达到50%以上,具有良好的降压增注效果。岩心模拟驱油实验结果表明,注入0.5 PV质量分数为0.10%~0.15%的清洁压裂液返排液后,能使天然岩心水驱后的采收率提高12%以上,具有良好的驱油效果。矿场试验结果表明,实施现场清洁压裂液返排液驱油措施后,目标区块生产井的产油量明显提升,含水率下降,取得了显著的增油效果。

销盘硬度对铁基合金摩擦磨损性能影响的研究

为了探究相同摩擦磨损工况下销-盘摩擦副选择的合理性,在NM360钢表面进行预置送粉的单层激光熔覆铁基合金实验,将所得到的熔覆层材料作为销,选择4种不同硬度的调质态40Cr钢作为对偶盘,分析了四组相同实验参数下销的摩擦系数、显微组织和磨损量,以及销和盘的表面磨损形貌。结果表明:四组实验沿着滑动摩擦方向,销涂层的表面都发生了塑性变形,产生了不同厚度的加工硬化层。硬度为392 HV的盘对磨销的最大、最小加工硬化层厚度和塑性变形层深度分别为23.9、10.9、9μm;且其摩擦系数最小,磨损量也相对较少,摩擦表面相对较为平整,其磨损表面出现浅层剥落。另外,硬度为392 HV的盘表面相对较平整,只有少量裂纹和较轻微的黏着。

食用柿果后形成“胃柿石”的风险分析

为从不同角度评估每日食用柿子后胃结石的形成风险,采用浊度法、离心法以及透射电镜研究柿单宁和食物成分在模拟胃环境中的絮凝情况,并在动物体系内通过胃解剖观察、胃功能分析和组织学检查来评价柿果食用后“胃柿石”的形成风险。在模拟胃液体系中证实,柿单宁与食物成分的絮凝作用不能等同于其结石形成风险。在动物体系中,SD大鼠持续30 d摄入柿子后,经胃部解剖均未观察到结石,并且胃分泌功能和胃病理特征无明显变化。此外,志愿者试验和产区问卷调查进一步证实,健康成人每天食用2个柿果(400~500 g)未出现胃结石。综合而言,本研究初步证实健康成人每日食用2个柿果不会导致胃结石。

盾构机掘进煤矿巷道超前探测系统

设计了一种盾构机掘进巷道超前探测实时监测系统,包括硬件、激励模式和测量模式等;利用三维电阻层析成像方法获得测量区域内部各点处的电阻率分布。实现对盾构机前方地质情况的三维电阻层析成像显示,为盾构机在巷道掘进过程中实现超前探测提供了解决方案。

乳腺硬化性腺病的综合影像诊断及临床病理分析

目的分析乳腺硬化性腺病(sclerosing adenosis,SA)的X线摄影、超声及磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)表现,结合临床资料和病理结果,探讨影像检查诊断乳腺SA的价值。方法回顾性分析经病理证实为SA的29例患者(30个病灶)的影像表现和临床资料,并与病理结果进行对照分析。结果30个SA病灶中,5例单纯硬化性腺病,2例伴对侧乳房导管内癌,余伴一种或多种其他良性病变。(1)X线表现:30个病灶的X线图像上表现为肿块(包括肿块合并钙化)、钙化、结构扭曲合并钙化、局灶性不对称,分别占30.0%(9/30)、33.3%(10/30)、6.7%(2/30)及3.3%(1/30),8例未见明显异常。(2)超声表现:28个SA病灶的超声图像上大部分表现为形状不规则(67.9%)、边缘不清晰(67.9%)、不伴血流信号(50.0%)的低回声肿块,其余表现为结构扭曲(14.3%)。(3)MRI表现:9个SA病灶均表现为T1WI低信号、T2WI高信号的肿块,时间-信号曲线Ⅰ型5例、Ⅱ型3例、Ⅲ型1例。另外根据BI-RADS分类,X线摄影、超声诊断SA的误诊率分别为26.7%(8/30)、17.9%(5/28)、11.1%(1/9)。结论SA的影像学表现缺乏其特征性征象,易误诊为乳腺癌等疾病,综合分析术前影像检查,有助于提高SA术前诊断准确率。

考虑平面非均质的低渗透油藏产能计算方法

针对永1沙四段砂砾岩油藏地质条件和当前生产动态,以水电相似原理和等值渗流阻力方法为基础,考虑油藏启动压力梯度和平面非均质性,建立了低渗透油藏产能随时间变化的计算方法并与实际产量进行了对比验证。以注采井间渗透率和储层厚度线性变化规律为例,研究了不同平面非均质分布对产能影响。结果表明:针对低渗透非均质性油藏,在注采压差一定的条件下,采取"高注低采"(在渗透率较高的一端注水、渗透率较低的一端采油)和"厚注薄采"(在厚端注水、薄端采油)的布井方式,更有利于油藏产能和采收率的提高。

基于有轨制导车辆的多维度电梯物理模型建立与控制系统研究

现代高层建筑在高度增加的同时,建筑的跨度也在不断增大。传统电梯在垂直方向运输效率低,且无法实现水平方向的运输,也无法满足高层大跨度建筑内乘客的乘梯需求。为了克服传统电梯结构的缺陷,提升大跨度建筑内乘客的移动效率,提出一种基于有轨制导车辆(RGV)的多维度电梯,在垂直方向实现电梯的循环运行,同时突破传统电梯单维度运行的限制,实现电梯的水平横向移动。研究基于RGV的多维度电梯物理模型、控制系统以及调度策略,验证了方案的可行性,为可实现垂直与水平方向的电梯,提供了一种解决方案。

鄂西地区柑橘灌溉需水指数时空变化规律

为了掌握气候变化条件下鄂西地区柑橘的灌溉需水量,从而合理制定灌溉制度,提高水资源的利用效率,基于1971~2019年宜昌地区9个气象站逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式和单作物系数法,结合线性趋势分析了近49 a宜昌市不同分区生育期柑橘需水量(ET_(c))、有效降雨量(P_(e))、净灌溉需水量(IR)和灌溉需水指数(IRI)的时空变化规律。结果表明:宜昌市9个柑橘种植区(秭归、兴山、远安、夷陵、五峰、长阳、枝江、宜都、当阳)ET_(c)、P_(e)、IR和IRI平均值分别为728.6,414.96,313.64 mm和0.43。ET_(c)减小趋势主要集中在秭归、当阳地区;P_(e)上升趋势主要集中在宜都、枝江和秭归地区,其余地区P_(e)均呈下降趋势;IRI上升趋势主要集中在兴山地区,下降趋势主要集中在秭归地区。此外,柑橘不同生育期ET_(c)整体上呈东部高、西北和西南低的分布特征,有由西向东逐渐升高的趋势;P_(e)整体上呈东北部低、西南部高的分布特征,并且有西南向东北方向逐渐降低的趋势,与ET_(c)呈相反分布特征;IRI整体上呈西南部低、东北部高的分布特征,并且有从西南向东北部方向逐渐升高的趋势。未来在气候变化的影响下,鄂西地区柑橘种植带可能从东北逐渐向西南转移。

人工湿地中几种常见水生植物氨氮耐受性试验研究

选择人工湿地中常用的6种水生植物(美人蕉、菖蒲、香蒲、芦苇、凤眼蓝和睡莲)为受试植物,进行氨氮耐受性试验。在人工培养条件下配置不同氨氮浓度的营养液对这6种植物进行培养,一定时间后,对植物的抗氧化酶防御系统主要酶学指标进行测试。通过测定植物叶片中丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性变化,找出6种水生植物的氨氮耐受性规律。结果表明:(1)菖蒲的SOD活性在氨氮浓度为300 mg/L左右时达到峰值,凤眼蓝、香蒲、睡莲的SOD活性峰值均在氨氮浓度为500 mg/L左右时出现,美人蕉和芦苇的SOD活性峰值出现在600 mg/L以后,且前期呈稳定增长;(2)凤眼蓝、睡莲、香蒲、菖蒲的CAT活性峰值均在氨氮浓度为500 mg/L左右出现,且前期都呈稳定增长,美人蕉和芦苇的CAT活性峰值在氨氮浓度为600~700 mg/L时出现,其中芦苇呈稳定增长,美人蕉呈先减后增的趋势;(3)凤眼蓝和睡莲的MDA在氨氮浓度为300 mg/L左右时达到峰值,香蒲和菖蒲的MDA在氨氮浓度为500 mg/L左右时出现峰值,美人蕉和芦苇的MDA峰值在氨氮浓度为600 mg/L以后出现;(5)菖蒲、凤眼蓝、芦苇、睡莲适用于低浓度氨氮环境,美人蕉和芦苇虽然受到低浓度氨氮的一些胁迫,但在高浓度时表现出色,美人蕉和芦苇对氨氮的耐受性更强。

液质联用法测定不同地域种植的“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量

为研究不同种植地域对“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量的影响,在武汉、西安、陵水、宁波等14个地区种植了该黑米品种,通过高压液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)测定不同种植地域来源的“华墨香5号”样品中靶向代谢物,以外标法进行定量分析。结果显示,不同地域种植的“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量存在显著性差异,其中来自西安地区样品检出量最高,含矢车菊素-3-O-葡萄糖苷2.855 mg/g、芍药色素-3-O-葡萄糖苷0.491 mg/g、原儿茶酸0.088 mg/g;黄石地区样品检出量最低,分别为0.865、0.162、0.048 mg/g。表明黑米中花青苷和酚酸类化合物积累显著受到种植环境影响,为生产高营养价值黑米,需针对特定品种筛选合适的种植地域。